在真空裝置自動控制中，往往要進(jìn)行真空測量，由于真空裝置種類繁多、工作壓力范圍也不盡相同，因此，從105
因此，一個配置齊全的真空計(jì)，不僅能進(jìn)行真空度測量、數(shù)字顯示、量程自動切換、誤差自動修正，而且能在壓力設(shè)定點(diǎn)發(fā)出控制信號去進(jìn)行壓力控制，按設(shè)定壓力值進(jìn)行壓力自動調(diào)節(jié)，還能將測量值打印記錄，并與上位機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)系，甚至還能進(jìn)行遠(yuǎn)距離真空測量與控制。
1、壓力控制儀
在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，往往希望真空裝置的真空室中的真空度能按真空工藝的要求，維持在某一給定值上。這種要求通?？梢酝ㄟ^手動調(diào)節(jié)真空微調(diào)閥來完成，倘若希望自動地完成壓力調(diào)節(jié)，就要借助于壓力控制儀來完成。
壓力控制儀通常由真空測量單元(真空計(jì))、壓力自動調(diào)節(jié)電路和真空調(diào)節(jié)閥組成，它是集真空測量與壓力調(diào)節(jié)于一體的自動控制儀器。國產(chǎn)壓力控制儀主要有HY、ZDC、SYK、DL、ZZK等系列產(chǎn)品。
表征壓力控制儀的主要技術(shù)指標(biāo)是壓力控制范圍、控制精度、流量控制范圍、反應(yīng)時(shí)間等。它取決于其配用的真空規(guī)管、控制電路及真空調(diào)節(jié)閥的性能。壓力控制儀廣泛應(yīng)用于離子注入、離子束刻蝕、真空鍍膜、激光技術(shù)及半導(dǎo)體材料等領(lǐng)域，其使用的環(huán)境條件與同類型的真空計(jì)大致相同。
(1)結(jié)構(gòu)與工作原理
壓力控制儀通常是由壓力給定單元、真空測量單元(真空計(jì))、壓力調(diào)節(jié)單元、驅(qū)動電路及真空調(diào)節(jié)閥等基本單元組成。它具有手動和自動壓力調(diào)節(jié)功能。 對于采用分立元件的壓力控制儀，其給定單元通常是一個電位器，而壓力調(diào)節(jié)單元通常是具有比例積分( PI)或比例積分微分(PID)運(yùn)算功能的運(yùn)算電路;對于微機(jī)化的壓力控制儀，其給定單元通常是通過鍵盤或碼盤進(jìn)行壓力設(shè)定;而壓力調(diào)節(jié)單元和測量單元合為一體，為一單片機(jī)系統(tǒng)，其壓力調(diào)節(jié)功能是利用單片機(jī)系統(tǒng)，通過數(shù)字PID運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。至于驅(qū)動電路及真空調(diào)節(jié)閥，同類型的兩種不同電路結(jié)構(gòu)的壓力拄制儀大致相同。
壓力控制儀可在手動和自動兩種工況下運(yùn)行。當(dāng)開關(guān)S打到手動位置時(shí)，壓力控制儀相當(dāng)于一個手動微調(diào)真空閥，進(jìn)行手動壓力調(diào)節(jié);當(dāng)開關(guān)S打到自動位置時(shí)，壓力控制儀構(gòu)成一個閉環(huán)的自動控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)壓力定值自動調(diào)節(jié)其調(diào)節(jié)過程是：s*先由給定單元設(shè)定希望控制的壓力值，根據(jù)具體的被控對象的特性，選擇好PID調(diào)節(jié)單元的比例度艿、積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間Td等參數(shù)，當(dāng)真空測量單元輸出一個表征被控真空裝置真空室壓力高低的電壓信號時(shí)，壓力節(jié)單元可將壓力設(shè)定值與壓力測量值進(jìn)行比較，并將差值進(jìn)行運(yùn)算(例如P、PI、PID);然后通過驅(qū)動電路，驅(qū)動真空調(diào)節(jié)閥，改變進(jìn)入真空室的氣體流量，從而使真空室內(nèi)的壓力維持在給定值上。當(dāng)然，這是理想的控制狀態(tài)，實(shí)際上，由于壓力控制儀的壓力調(diào)節(jié)單元的特性所致，被控壓力只能是趨近于給定壓力值，并與給定壓力值保持允許的偏差范圍內(nèi)。這個偏差值的大小，即表示壓力控制儀壓力控制精度的高低。
(2)真空氣體流量調(diào)節(jié)元件
從原理上講，一般手動真空調(diào)節(jié)閥，配上適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)(如伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等)或液壓缸，通過調(diào)節(jié)控制電機(jī)或液壓缸的控制信號，使控制電機(jī)或液壓缸動作，從而改變真空閥的流導(dǎo)，于是改變了流過真空閥的氣體流量，完成在真空裝置中真空室的真空度的自動調(diào)節(jié)。但是，目茼我國真空儀器廠家生產(chǎn)的真空氣體流量調(diào)節(jié)閥僅有電磁調(diào)節(jié)式、質(zhì)量流量計(jì)式及壓電式三種，而國產(chǎn)壓力控制儀多選用壓電閥作為真空氣體流量調(diào)節(jié)元件。
壓電閥是利用壓電效應(yīng)制成的一種真空氣體流量調(diào)節(jié)閥。壓電閥的核心部件是由壓電陶瓷制成的具有壓電特性的膜片。當(dāng)在壓電陶瓷膜片上施加一控制電壓時(shí)，它將會產(chǎn)生正比于外加電壓值大小的變形。同時(shí)，帶動密封墊移動。于是壓電閥流導(dǎo)產(chǎn)生變化，從而改變氣體通過壓電閥的流量。當(dāng)壓電陶瓷膜片上未施加控制電壓時(shí)，由于彈簧的機(jī)械力作用在壓電陶瓷膜片和密封墊上，使壓電閥氣路關(guān)閉。因而，可以通過改變施加在壓電陶瓷膜片上的控制電壓的大小，來改變壓電閥的流導(dǎo)，從而改變流過壓電閥的氣體流量。于是，可實(shí)現(xiàn)真空裝置的真空室中的真空度調(diào)節(jié)。
